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摘要:桩基工程作为一种基础形式,目前在工程建设中越来越普遍采用,针对目前桩基检测常规方法中的难点和问题,通过分析、思考、总结,提出解决的方法和要点;针对检测中的不规范行为,通过分析其产生的原因和归纳其具体表现,提出加强监管的迫切要求和具体的方法与对策,对提高桩基检测质量和工程质量水平有积极的作用。
关键词:桩基检测;技术问题;不规范行为;加强监管;对策
引言
在当前的工程建设中大量使用桩基,如何采用科学合理的方法,准确及时地检测和判断桩基工程质量,对工程建设各方主体都是非常重要的。随着科技的发展,桩基检测领域不断涌现出新的方法和设备,但是广大检测人员和相应的工程参建方更熟悉一些成熟的检测方法,如 JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》中所规定的单桩竖向抗压静载试验、低应变法、高应变法、声波透射法、钻芯法等常见方法。这些方法经过大量检验,不仅理论成熟、检测过程规定严格,而且相关结论及含义已被工程建设各方主体所熟知。虽然上述检测方法经实践检验是行之有效的,但各个具体方法的使用依然受到诸如设计桩型、施工方法、地质和场地等诸多具体条件的制约;除了这些客观因素的影响外,检测人员的素质能力、设备状况等也会给检测结果带来影响。笔者针对上述桩基工程质量检测方法的特点,梳理了桩基工程质量检测中常常出现的问题与检测从业人员易犯的错误,对存在的难点和主要问题进行了分析,提出相应的解决办法与策略,可用以指导检测、设计、监理等相关各方采取正确有效的检测方法与手段,获取和验证桩基工程施工质量的真实情况;同时可以帮助监管部门对桩基工程质量检测工作加大监督检查力度,促进检测机构认真履行职责,确保相关工程质量问题能被正确及时地发现,推动有关各方落实主体责任、认真解决质量问题、改进工作,从而进一步提高工程质量总体水平。
1 桩基检测常见技术问题和对策
1.1 桩基静载荷试验
桩基静载荷试验包括单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验,是检测桩基承载力最直观、最可靠的检测方法,同时也是常见的桩基检测方法中耗时最长、成本最高、需要相关方积极配合的一种检测方法。以单桩竖向抗压静载试验为例,通常存在以下难点和问题。
1.1.1 常见问题
1)场地条件差。委托方常常对检测工作的思想认识不够,准备不充分,很多情况下现场场地条件较差。采用堆载法检测时,堆载支墩会发生沉降过快、过大的情况,导致检测过程前几级荷载加载过快而缺乏相应数据或不满足判稳条件;当支墩发生不均匀沉降时,易导致堆载倾斜、发生危险,或易导致压爆桩头。
2)检测设备配备不足。在具体检测过程中常常存在检测设备配备不足的情况,如钢梁、基准梁长度不够会导致支墩、基准桩与受检桩距离不足,基准桩入土深度不够会导致位移测量不可靠等。
1.1.2 原因分析
上述问题发生的很重要的原因,是检测人员准备不足、未认真检查和评估现场条件,尤其是在极限承载力较大的情况下,各种不利条件都将充分暴露出来并考验检测人员的能力和经验。盲目上马检测很容易导致检测不规范、数据不准确、甚至发生危险。
1.1.3 对策
检测人员必须认真踏勘、分析检测条件,对于场地承载力不足的要提出地基处理意见,决不能心存侥幸。对于极限承载力较大的端承型大直径灌注桩,当受设备或现场条件限制无法检测单桩竖向抗压承载力时,应及时向相关各方提出建议,可采用钻芯法测定桩底沉渣厚度并钻取桩端持力层岩土芯样检验桩端持力层。
1.2 低应变法检测
低应变法适用于检测混凝土桩的桩身完整性,判定桩身缺陷的程度及位置,因其方便快捷,是常见检测方法中使用面最广、检测桩数最多的检测方法,特别适用于对桩身质量的批量检测和普查,因而受到工程各方主体的重视和偏爱,然而低应变法在桩基检测中不是万能的,也存在着明显的局限性。
1.2.1 常见问题
1)难以测得桩底反射波信号。一般来说,桩的有效检测长度主要受桩土刚度比大小的制约,具体工程的有效检测桩长,应通过现场试验,依据能否识别桩底反射信号,确定该方法是否适用。由于应力波能量和幅值的衰减,长桩、超长桩很可能测不到桩底反射信号,无法评测整桩完整性;空心混凝土预制桩受桩周土影响应力波大幅衰减,也较难测得桩底反射波信号,无法评测整桩完整性。
2)较小的横向断裂不易被发现。桩身阻抗变化范围的纵向尺度与激励脉冲波长相比越小,阻抗变化的反射就越弱,即所谓偏离一维杆波动理论的“纵向尺寸效应”越显著。因此桩身出现横向、较小的断裂时不易被发现,而基坑开挖过程中,开挖机械对桩身的碰撞很容易造成这种断裂。
3)混凝土预制桩接头处的反射波难以判定。对于机械和焊接连接的混凝土预制桩,其接头处的反射波往往让检测人员难以判定是接头处焊接接桩不良还是该处桩身破裂或特殊的机械连接形式造成的。
1.2.2 原因分析
上述问题的发生,主要与低应变检测方法的局限性有关,现有的低应变检测设备还无法解决这些问题。
1.2.3 对策
检测人员和工程相关各方首先应正确对待低应变检测方法,充分认识该方法的局限性;应认真考虑有效的替代检测方法,对于大直径混凝土灌注桩、长桩、超长桩可适当增加声波透射检测比例,如果已无法预埋声测管,则可采用钻芯法检测;对于空心混凝土预制桩接头处反射波难以判定的,可以利用空心混凝土预制桩的内腔,采用孔内摄像法对桩身完整性进行检测。
1.3 高应变法检测
1.3.1 竖向抗压承载力检测受限制较多
高应变法可用于检测基桩的竖向抗压承载力和桩身完整性,但不宜对长径比较小的扩底桩、预估 Q-s 曲线具有缓变型特征的大直径灌注桩进行竖向抗压承载力检测,尤其是嵌岩桩、大直径端承桩。
1.3.2 原因分析
上述类型的基桩检测过程中,其桩端位移基本为零,无法产生使侧阻力充分发挥所需要的位移,很难采集到有效信号。
1.3.3 对策
单桩竖向抗压承载力检测应慎用高应变法,应按照规范要求在动静对比试验基础上进行;另外对于大直径扩底桩(人工挖孔灌注桩多属于此类桩)、桩身全部或者大部分嵌入岩层的灌注桩,其单桩竖向抗压承载力检测不适用高应变法,应采用静载法检测。
1.4 声波透射法检测
声波透射法是利用声波的透射原理对桩身混凝土介质状况进行检测,适用于桩在灌注成型时已经预埋了两根或两根以上声测管的情况。实际检测中主要遇到以下问题。
1.4.1 常见问题
1)受检桩中预埋的声测管未按规范要求布设。在灌注桩施工过程中,由于交底不清楚或施工方疏忽等原因,受检桩中预埋的声测管未按规范要求布设,有漏布、少布现象。
2)声测管堵塞。在桩基施工和破除桩头浮浆过程中,由于未保护好声测管,常常会出现管内堵塞现象。
1.4.2 对策
实际检测中对漏布、少布声测管的桩不应进行检测,检测报告中不得对该桩进行桩身质量类别判别;因声测管堵塞无法对桩身全长进行检测时,只能对有效检测范围内的桩身进行评价,不能整桩评价。发生上述两种情况时,可采用钻芯法对该桩桩身质量进行检测。
1.5 钻芯法检测
钻芯法适用于检测混凝土灌注桩的桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性,也常用于对处理地基的竖向增强体、基坑围护的水泥土桩进行检测。实际检测中常常存在以下问题。
1.5.1 常见问题
1)钻具使用不正确。根据 JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》规范要求,混凝土桩的钻芯法检测严禁使用单动单管钻具,但目前很多检测单位使用的仍是单动单管钻具,该钻具对芯样的过度扭转,容易造成其断裂,不能反映芯样完整性的真实状况。
2)中风化岩层中难以获取合适的芯样。为获取桩端持力层性状信息,JGJ 106-2014《建筑基桩检测技术规范》标准中要求岩石芯样抗压强度的试件高度尺寸是直径的 2 倍,但中风化岩层中所取的芯样多为块状,往往无法加工成有效试件,无法进行抗压强度检测。
3)难以判断芯样横向裂缝的性质。钻芯法较难判断芯样横向裂缝的性质,即便是相邻两个芯样的接触面吻合度较好,往往也不能断定该裂缝是事先存在还是在取样筒中扭断的。
4)判断水泥土桩止水效果的检测参数存在不足。基坑工程中起止水作用的水泥土桩是否满足止水要求需要综合判定,不能片面根据所取芯样的抗压强度值来判断。根据笔者多年的检测经验与相关研究成果,黏性土中水泥土桩芯样往往抗压强度达不到设计值,而基坑开挖后现场却很可能没有渗水现象。
5)水泥土芯样检测不及时。水泥土桩钻芯取样过程中封样或检测不及时,易造成芯样晒干或风干,导致检测的水泥土桩抗压强度值偏高,不能真实反映水泥土桩的实际情况。
1.5.2 对策
针对混凝土桩的钻芯法检测问题,一方面应按规范的要求选用钻机,钻管应采用单动双管,严禁使用单动单管钻具;另一方面可增加动力触探或标准贯入试验,结合钻芯情况对桩底岩层综合判定或鉴别;对于难以判断桩身芯样横向裂缝性质的问题,可利用已有钻孔,针对缺陷部位进行孔内摄像检测,以确认裂缝部位的桩身质量问题及缺陷程度。针对水泥土桩钻芯法检测问题,建议设计方对黏性土质中用于止水目的的水泥土桩提出其他更科学合理的检测参数;检测单位应加强现场取样、封样和芯样存放工作的规范性和芯样检测的及时性,避免芯样晒干或风干。
2 在桩基检测中常见的不规范检测行为
上述桩基检测方面的问题,主要涉及到检测方法本身的缺陷、检测和相关人员对方法的掌握和理解、运用等方面,而对检测工作造成更大不利影响和严重后果的则是一些不规范的检测行为,比较突出的有以下几项。
2.1 检测机构“偷工减料”
由于检测市场竞争激烈,部分检测机构为了生存,通过恶意低价取得检测业务,在检测过程中往往“偷工减料”,采用少做或不做检测、不按规范要求检测的方式,降低检测成本,出具虚假报告。桩基检测中静载检测成本高、低应变检测数量大,“偷工减料”的行为主要存在于这两项检测中,具体表现为:在静载试验堆载时减少配重,在分级加载判稳时任意压缩检测时间,更有甚者一夜之间在场地上压出数个“静载试验堆载痕迹”,欺骗有关参建方;在低应变检测中,只检测少数桩,通过复制修改等方式大量编辑图形等资料,达到少做检测、节省成本的目的。
2.2 收受好处 弄虚作假
当检测到不合格、有明显或严重缺陷的桩基时,在有关参建方的利诱下,检测机构或人员毫无原则地修改数据资料,弄虚作假、埋藏工程质量隐患。
2.3 部分检测机构缺乏管理
部分检测机构无质量保证体系、缺乏管理,对人员培训、上岗考核不严,导致检测人员职业操守和检测能力不足,主要表现为缺乏职业道德和原则、试验条件把握不准确、检测过程不规范、数据与图形分析不正确。
2.4 原因分析
上述情况的频繁发生,一方面是不良检测机构和人员无视道德准则,无视法律法规;另一方面是监管部门手段不足、管理不力,致使违法违规者屡屡逍遥法外,进而不断侵蚀和败坏检测行业的风气,导致检测市场上“劣币淘汰良币”,长此以往,后果不堪设想。
3 对不规范检测行为的监管建议与措施
3.1 切实加强地基基础检测行为监管
面对桩基检测中常见的不规范检测行为,行业主管部门应加强监管,通过抽查、巡查等手段,重点检查检测机构是否超越资质范围承揽检测业务、是否按备案的检测方案进行检测、检测人员和设备设施是否到位、原始记录或实时上传的检测数据是否真实完整及时、检测报告形成程序是否规范等;通过强化监管、实施有效的惩罚措施,促使检测机构加强自身管理、规范检测过程、不敢“偷工减料”和弄虚作假,从而达到用真实的检测报告反映工程实际质量的效果,促进本地区建筑业施工质量水平的提高。
3.2 全面实行试验数据自动采集及实时上传
3.2.1 静载荷试验数据自动采集及实时上传
政府管理部门应充分利用信息化手段,强化建设工程质量检测的监督管理,针对静载荷试验所需设备多、检测周期长的特点,首先对工程桩(包括试桩)、天然地基、复合地基的承载力静载荷试验加强监管。可采用地基基础静载荷试验远程监测系统对工程桩(包括试桩)、天然地基、复合地基的承载力静载荷试验数据进行自动采集,要求检测机构将检测数据实时上传到该监测系统。
3.2.2 明确设备要求 严格管控仪器功能
地基基础静载荷试验时,检测设备仪器应在检定有效期内,并能完成时间、荷载、位移数据的自动采集、处理和实时传输,应不具备模拟数据、预录入数据再传和双重校验参数等影响数据真实性的功能。
3.2.3 规范上传信息 多角度确保数据真实性
自动采集和实时上传的数据应包含规范规定的记录时刻以及对应的荷载值和位移值,应有反映全实景、现场仪器、设备布置运行、上岗专业技术人员现场操作、见证人员见证及试验关键过程的相关照片(反映千斤顶和位移计、反力装置、配重、基准梁基准桩和最后一级加载时荷载与位移值等)。
3.2.4 积极引导各机构加强自身监管
对于低应变检测这种面广量大、容易发生“偷工减料”和弄虚作假行为的检测项目,可积极引导各检测机构加强自身监管,鼓励其采用具有自动采集和上传功能的设备,对自家检测人员的检测行为和监测数据进行管控;政府管理部门也可参考静载荷试验数据实时上传的监管要求,对低应变检测数据及图形提出实时上传的监管要求,从而杜绝该检测的“偷工减料”和弄虚作假行为。
4 结 论
1)具体桩基检测方法的使用受到诸多具体条件的制约,应采取正确有效的检测方法与手段,获取和验证桩基工程施工质量的真实情况。
2)桩基检测不规范行为的频繁发生,一方面是由于不良检测机构和人员无视道德准则、无视法律法规,另一方面是由于监管部门手段不足、管理不力。
3)行业主管部门应对地基基础检测行为加强监管,促使检测机构加强管理、规范检测过程。
4)应充分利用信息化手段,强化建设工程质量检测的监督管理。
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